اثر پپتید تقلیدی استئوکلسین بر معدنی شدن زیستی: تشکیل نانوبلور ‏هیدروکسی آپاتیت و بافت استخوان

سنتز مواد کامپوزیتی زیستی، مانند استخوان، غضروف و دندان از برهم کنش میان سامانه های معدنی و آلی ‏تشکیل شده اند. پلیمرهای زیستی طبیعی نظیر توالی پپتیدی می تواند به عنوان بستری برای هدایت هسته زایی و تشکیل نانوبلور هیدروکسی آپاتیت مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه، توالی پپتیدی طبیعی ‏موجود در اولین مارپیچ آلفای استئوکلسین شامل 13 اسیدآمینه بر اساس توانایی اتصال به کلسیم انتخاب ‏گردید و به عنوان بستر برای هسته زایی نانوبلورهای هیدروکسی آپاتیت استفاده شد. این توالی به روش فاز ‏جامد به دو صورت اسیدی و آمیدی سنتز شد تا اثر ‏c‏ ترمینال های مختلف نیز بر روی فرایند معدنی شدن ‏زیستی و تشکیل بافت استخوان مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی ‏تشکیل بلورهای صفحه ای شکل با اندازه و شکل مشخص در حضور پپتید آمیدی را نشان داد. در مقابل ‏نانوذرات کروی فسفات کلسیم بدون شکل در حضور پپتید اسیدی دیده شد. نتایج میکروسکوپ الکترونی ‏عبوری نشان داد که فسفات کلسیم بی شکل به طور مشابه در نمونه های شاهد، پپتید اسیدی و آمیدی در ‏زمان 30 دقیقه تشکیل شده است. اما تنها در حضور پپتید آمیدی این نانوذرات به نانوبلورهای صفحه ای شکل ‏تبدیل شده اند. این نتایج نشان می دهند که تشکیل فسفات کلسیم بی شکل مستقل از حضور پپتید صورت ‏می گیرد، اما پپتید آمیدی سرعت تبدیل فسفات کلسیم بی شکل به نانوبلور هیدروکسی آپاتیت را افزایش می ‏دهد. آزمایشات دورنگ نمایی دورانی دور، انتقال کنفورماسیون بدون ساختار (کویل) به ساختار منظم (مارپیچ) ‏را برای این دو پپتید در محیط آبی نشان می دهد. مطالعات دو رنگ نمایی دورانی، تغییرات ساختار پپتید ‏آمیدی را در نتیجه برهم کنش با کلسیم و فسفات، به صورت ساختار باز و منظم نشان داد در حالی که چنین ‏تغییری در پپتید اسیدی مشاهده نگردید. اثر یون های کلسیم و فسفات به منظور بررسی تغییرات بار سطحی و ‏اندازه بر روی پپتیدها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که اضافه کردن یون های کلسیم و فسفات ‏موجب تجمع در پپتید اسیدی و پراکندگی در پپتید آمیدی می گردد. نتایج میکروسکوپ الکترونی همراه با ‏نتایج به دست آمده از پتانسیل زتا و دورنگ نمایی دورانی پیشنهاد می کند که افزایش سرعت تبدیل فسفات ‏کلسیم بدون شکل به نانوبلور هیدروکسی آپاتیت مشاهده شده در پپتید آمیدی به دلیل برهم کنش پپتید با ‏یون های فسفات می باشد که این موضوع در نتیجه تغییر کنفورماسیون پپتید آمیدی است. نتایج آزمایش ‏سمیت، رشد سلول های استئوبلاستی را در حضور پپتید آمیدی و اسیدی نشان داد که این میزان برای پپتید ‏آمیدی دو برابر پپتید اسیدی است. بررسی تشکیل ماده معدنی و معدنی شدن بافت سلول های استئوبلاستی با ‏سنجش میزان آلکالین فسفاتاز، کلسیم و رنگ آمیزی آلیزارین رد بیانگر افزایش قابل ملاحظه آلکالین فسفاتاز ‏بعد از 5 روز و افزایش میزان کلسیم و هسته های اولیه فسفات کلسیم سلول های استئوبلاستی در حضور ‏پپتید آمیدی نسبت به پپتید اسیدی است. بنابراین نتایج بدست آمده از مطالعات سلولی توانایی پپتید ‏آمیدی بر افزایش رشد، میزان آلکالین فسفاتاز و فعالیت معدنی شدن سلول های استئوبلاستی و تشکیل بافت ‏استخوان را نشان داد. استفاده از پپتیدهایی که توانایی تشکیل ماده معدنی هیدروکسی آپاتیت را دارند، بدلیل ‏فعالیت زیستی بالا و همچنین زیست ‏سازگاری مطلوب می توانند در ترمیم بافت های سخت از جمله ‏استخوان بسیار موفقیت آمیز عمل نمایند.‏